Au début des années 1980, une révolution tranquille a éclaté à Los Angeles.
Michael Waterman, alors professeur de mathématiques récemment embauché à l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, avait publié un nouvel algorithme avec son collègue Temple Smith qui déterminait des régions similaires de protéines ou de séquences d’ADN. L’algorithme de Smith-Waterman servirait d’élément fondamental d’un domaine d’étude émergent, la biologie computationnelle et la bioinformatique.
Quarante ans plus tard, Waterman est considéré comme un père de la biologie quantitative et computationnelle et ses travaux constituent la base de nombreuses études fondamentales, dont le projet phare du génome humain. Les résultats de ses travaux ont permis aux chercheurs d’analyser et d’identifier de longues chaînes de code génétique, ayant un impact profond sur la biologie moléculaire et la médecine, le traitement du cancer et le développement de biocarburants et modifiant notre façon de voir la vie sur Terre. Il sera reconnu pour ses contributions dans le domaine lors du USC Computational Biology Symposium 2022 à partir de jeudi.
Mais lorsqu’il a proposé pour la première fois d’appliquer des modèles mathématiques à des systèmes biologiques, ses pairs ne savaient pas quoi penser de son travail.
Nous avons soumis mon premier article dans ce domaine à une revue et il a été catégoriquement rejeté.
Michel Watermanprofesseur d’université émérite
« Nous avons soumis mon premier article dans ce domaine à une revue et il a été catégoriquement rejeté, exaspérant mon co-auteur. Une partie du rejet était qu’ils estimaient que l’article ne satisfaisait ni les biologistes ni les mathématiciens », a déclaré Waterman, professeur d’université émérite à l’USC. « Les articles qui tentent d’aborder les espaces entre les sujets sont généralement sans valeur – sauf quand ils ne le sont pas.
“J’étais convaincu que ce serait vraiment un domaine avec des idées importantes. Je n’avais aucune idée d’où nous allions. Mais ce qui a commencé à intéresser les gens, c’est le projet du génome humain. »
Le projet du génome humain propulse Waterman vers une renommée internationale
Le lancement du Human Genome Project – l’effort de recherche international visant à déterminer la séquence d’ADN de l’ensemble du génome humain – au début des années 1990 a fait exploser notre compréhension de la biologie et préfiguré l’importance croissante de l’informatique dans les sciences naturelles. Waterman a développé deux algorithmes essentiels au succès du projet. L’algorithme Lander-Waterman accélère la cartographie physique des séquences génétiques, tandis que l’ancien algorithme Smith-Waterman sert de base à la génétique informatique et reste la norme pour l’analyse des gènes et des protéines.
La popularité et l’importance du projet ont propulsé Waterman sous les projecteurs et lui ont valu de nombreuses distinctions, dont une bourse Guggenheim, le prix international Canada Gairdner et des élections en tant que membre étranger de l’Académie française des sciences et de l’Académie chinoise des sciences.
“J’étais un scientifique qui ne s’est pas fait connaître et n’a pas donné trop de conférences sur ses recherches, mais le projet du génome humain m’a transformé”, a-t-il déclaré. “J’ai commencé à donner des conférences aux mathématiciens sur la biologie et aux biologistes sur ce que les mathématiques pouvaient faire pour eux. Tout cela parce qu’il n’y avait pas beaucoup de gens qui faisaient cette recherche. Bien sûr, aujourd’hui, ce sont des milliers, voire des dizaines de milliers de personnes. »
Lorsque Waterman a rejoint l’USC en 1982, il a trouvé un programme de génétique naissant et une administration ouverte au développement d’une approche de recherche interdisciplinaire. Son groupe de biologie moléculaire computationnelle au sein du Département de mathématiques a abouti à la création du premier programme de doctorat au monde en biologie computationnelle et bioinformatique. Près de 40 ans plus tard, en 2021, l’USC Dornsife College a annoncé la création du Département de biologie quantitative et computationnelle. Il accueille certains des meilleurs chercheurs dans le domaine, dont Remo Rohs, Geoffrey Fudenberg, Mark Chaisson et d’autres, et leur succès met l’avenir du domaine en bonne place, a déclaré Waterman.
L’héritage du professeur Waterman à l’USC sont de nombreuses premières.
Remo Rohsprofesseur à l’USC Dornsife
de biologie quantitative et computationnelle
“L’héritage du professeur Waterman à l’USC est constitué de nombreuses premières – le premier programme de doctorat en biologie computationnelle et bioinformatique au monde et l’une des premières majeures de premier cycle en biologie quantitative [QBIO] dans le pays », a déclaré Rohs, professeur de biologie quantitative et computationnelle et président fondateur du Département de biologie quantitative et computationnelle. “J’aime voir que les étudiants de premier cycle du QBIO occupent toujours une place spéciale dans le cœur du professeur Waterman – je pense qu’ils seront sa réalisation universitaire la plus fière.”
“Maintenant, nous avons une unité universitaire, donc quel que soit l’avenir du domaine, c’est entre leurs mains plutôt que d’être diffusé”, a ajouté Waterman. « J’aime le groupe de jeunes professeurs qui se trouvent actuellement dans le département ; ils sont l’avenir et ils ont écrit d’excellents articles et livres. Ça m’excite de les voir faire si bien. »
L’expert en biologie computationnelle cherche toujours “les espaces entre les sujets”
Cette année marque deux étapes importantes pour Waterman. Il sonne le jour de son 80e anniversaire et sera honoré au USC Computational Biology Symposium. Célébrant le 40e anniversaire de la biologie quantitative et de la bioinformatique à l’USC, le symposium mettra en vedette Waterman et d’autres sommités dans le domaine.
Waterman se tient au courant des derniers développements en biologie computationnelle, participant régulièrement aux réunions du département et offrant des idées. Il s’intéresse particulièrement à l’analyse de la dynamique moléculaire au sein des cellules, qui marie – à juste titre – la biologie et la physique pour permettre aux scientifiques de mieux comprendre le fonctionnement des cellules.
La biologie fait partie de ces matières où plus on apprend, plus ça se complique. “Je ne suis pas quelqu’un qui se contente de plonger dans les mathématiques pures”, a-t-il déclaré. “Les mathématiques pures m’intéressent moins maintenant que l’interaction avec le monde et ses reflets.”
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